一种湿法脱硫系统指标分析优化方法及系统与流程

本发明涉及烟气脱硫，具体涉及一种湿法脱硫系统指标分析优化方法及系统。

背景技术：

1、湿法石灰石-石膏脱硫是火电厂最主流的烟气脱硫技术。供浆系统向吸收塔供给石灰石浆液，维持循环浆液ph值在适宜范围，以保证so2吸收效率。供浆系统的运行依赖于对入口烟气流量、入口so2浓度、循环浆液ph值、出口so2浓度、供浆泵频率、循环泵运行状态等一系列运行指标的实时获取和准确分析。运行指标的监测与分析是供浆系统一切控制决策的基础，指标分析的质量直接决定了后续预测和控制的品质。

2、近年来，围绕湿法脱硫的智能化控制已有多项技术方案提出。例如，现有技术中一种湿法脱硫智能供浆的控制方法，通过采集机组负荷、入口烟气流量、入口so2浓度、循环浆液ph值、供浆流量、供浆密度、吸收塔液位及出口so2浓度等运行指标，以全部输入特征驱动长短期记忆网络建立循环浆液ph值预测模型和so2出口浓度预测模型，再以模型预测结果作为前馈信号和反馈信号输入控制器，实现对供浆泵频率和循环泵启停组合的闭环调节。又如，现有技术中一种智慧脱硫的全技术集成方法，通过dcs系统和智能仪表采集脱硫全流程参数，提取入口so2质量流率和循环浆液流量等衍生变量，分别建立ph值和出口so2浓度预测模型，采用二级模型预测控制器结构实现控制。

3、然而，上述现有技术方案在指标分析方面均存在以下结构性缺陷：其一，指标输入方式固定，缺乏对指标自身信息价值的量化认知，现有技术将采集到的运行指标全部作为预测模型的固定输入特征，默认所有指标同等重要、同等可靠，导致低信息价值指标被无差别地纳入模型输入，不仅增加计算开销，其携带的测量噪声还会降低模型预测精度；其二，指标质量缺乏实时感知，传感器退化导致控制品质无声恶化，现有技术假设采集到的指标值始终可信，不存在对指标测量质量进行评估和反馈的机制，当传感器因高温、高湿、高腐蚀环境发生性能退化时，预测模型会产生系统性偏差，进而导致控制指令错误；其三，指标间耦合关系缺乏定量建模，异常溯源仅能做定性推断，现有技术仅停留在定性描述层面，无法定量拆分各异常源的贡献比例；其四，信息冗余被视为负担而非资源，现有技术将信息重叠视为有害的多重共线性问题而加以消除，主动放弃了传感器故障时系统韧性所依赖的信息备份资源。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中湿法脱硫系统运行指标分析存在的指标信息价值无法量化、指标质量缺乏实时感知、指标间耦合关系缺乏定量建模以及信息冗余未被有效利用的缺陷，提供一种能够量化指标信息价值、实时评估指标质量、定量建模指标间耦合关系，并实现指标自适应选择与权重动态调整的湿法脱硫系统指标分析优化方法及系统。

2、根据本发明的一个目的，本发明提供一种湿法脱硫系统指标分析优化方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：获取湿法脱硫供浆系统的运行指标，所述运行指标至少包括入口烟气流量、入口so2浓度、燃煤含硫量、机组负荷、循环浆液ph值、出口so2浓度、供浆泵运行参数和浆液循环泵运行参数；获取各运行指标对各项下游分析任务的信息贡献度；获取各运行指标在当前时刻的质量评分；

4、步骤s2：基于所述信息贡献度和所述质量评分，计算各运行指标对各项下游分析任务的有效信息评价值，并根据所述有效信息评价值对所述各项下游分析任务的输入指标集进行动态筛选和/或权重调整；

5、步骤s3：将经步骤s2处理后的指标集用于执行所述下游分析任务，输出分析结果。

6、进一步地，步骤s1中，所述信息贡献度通过以下方式获取：基于所述运行指标的历史运行数据，以条件互信息方法和/或shap归因分析方法，量化各运行指标在已知其他指标的前提下对目标下游分析任务的独立信息增量，经归一化处理后得到各运行指标的所述信息贡献度。

7、进一步地，步骤s1中，从所述运行指标中选取存在因果关联的指标对，利用历史运行数据中上游指标发生显著变化时对应下游指标的响应过程，通过系统辨识方法估计各指标对的传递函数参数，所述传递函数参数至少包括增益、时间常数和死区时间，建立以指标为节点、以传递函数参数为边的指标耦合网络；基于所述指标耦合网络，由与各运行指标存在因果关联的上游运行指标推算该运行指标在当前时刻的预测值，并根据当前实测值与所述预测值之间的偏差获取所述质量评分。

8、进一步地，所述质量评分按以下方式量化获得：计算当前实测值与所述预测值之间的残差绝对值，并除以该指标的历史统计标准差，获得归一化残差；将所述归一化残差代入单调递减映射函数，获得取值范围为[0,1]的质量评分，归一化残差越大则质量评分越低；对于无上游指标的根节点指标，基于信号量程超限、跳变幅度和信号冻结规则判定质量评分。

9、进一步地，步骤s2中，所述有效信息评价值为所述信息贡献度与所述质量评分的乘积。

10、进一步地，步骤s2中，所述动态筛选和/或权重调整包括：设定有效信息阈值，将有效信息评价值低于所述有效信息阈值的指标从对应下游分析任务的输入指标集中剔除；当某一指标的质量评分低于预设质量阈值时，降低该指标在对应下游分析任务中的输入权重，并自动识别信息贡献度与该指标接近的冗余替代指标，按比例提升所述冗余替代指标的权重。

11、进一步地，步骤s3中，所述下游分析任务至少包括工况识别、循环浆液ph值变化趋势预测、出口so2浓度变化趋势预测、供浆控制量计算和循环泵控制量计算中的一种或多种。

12、进一步地，按预设周期利用新增运行数据重新计算所述信息贡献度并重新辨识所述指标耦合网络的传递函数参数；当某一指标的信息贡献度变化幅度超过预设阈值或某一指标对的传递函数参数变化幅度超过预设阈值时，触发预警。

13、一种基于上述湿法脱硫系统指标分析优化方法的湿法脱硫系统指标分析优化系统，包括：

14、获取模块，用于获取湿法脱硫供浆系统的运行指标、各运行指标对各项下游分析任务的信息贡献度，以及各运行指标在当前时刻的质量评分；

15、计算模块，与所述获取模块通讯连接，用于基于所述信息贡献度和所述质量评分，计算各运行指标对各项下游分析任务的有效信息评价值，并根据所述有效信息评价值对所述各项下游分析任务的输入指标集进行动态筛选和/或权重调整；

16、执行模块，与所述计算模块通讯连接，用于将经所述计算模块处理后的指标集用于执行所述下游分析任务，输出分析结果。

17、进一步地，所述获取模块内置信息贡献度计算单元和质量评分计算单元；所述质量评分计算单元内嵌指标耦合网络模型，所述指标耦合网络以运行指标为节点、以传递函数参数为边，所述传递函数参数至少包括增益、时间常数和死区时间；所述获取模块、计算模块和执行模块之间通过opc ua协议进行数据交换。

18、本发明的技术方案通过条件互信息和shap归因分析量化各指标对下游任务的独立信息贡献，剔除低价值指标；建立以fopdt传递函数为边的耦合网络，基于传函输出推算下游指标，与实测值残差映射得到质量评分，实现传感器退化、漂移、卡死实时检测。基于贡献度与质量评分乘积计算有效信息评价值，逐时刻动态筛选指标并调整权重，高贡献指标质量下降时自动启用冗余替代，将测量冗余转化为容错资源。贡献度矩阵和网络参数定期更新，超阈值时预警，保障模型长期有效性。